Conception des questionnaires

Au total sept questionnaires (annexes 2) ont été conçus, avec, pour chacun, plusieurs questions à choix multiples afin de permettre un traitement quantitatif des données. Chaque question a seulement une seule bonne réponse (questionnaires multichotomiques). Chaque question possède alors entre trois et huit possibilités de réponse. Toutes les questions sont en lien avec le schéma d'un circuit électrique ou mécanique, comme c'est le cas habituellement dans l'enseignement.

Pour suivre l'évolution des connaissances des élèves en électricité, un questionnaire avant et des questionnaires après enseignement ont été réalisés. Pour savoir si l'utilisation de l'instrument avait un impact sur le niveau de connaissances acquises après enseignement, nous avons réalisé un questionnaire après enseignement à court-terme (T1) et un questionnaire après enseignement à

moyen-terme (T2).

Figure 19 : Questionnaires distribués E₀ E₁A E₁B E₂A E₂B Avant enseignement : T₀ Après enseignement Q ue st ionna ire s é le ct ri ci té Q ue st ionna ire s m éc ani que M₀ M₁A Questionnaire analogue _{Questionnaire} Analogue pour un exercice Court-terme : T₁ Moyen-terme : T₂ 1 élève /2 1 élève /2 1 élève /2 1 élève /2

Dans cette étude, les questionnaires avant enseignement et après enseignement ne sont pas identiques. Ils ne pouvaient pas l'être sauf si nous avions décidé de réaliser des questionnaires post enseignement qui ne portent que sur le niveau collège. Pour cette raison, le questionnaire avant enseignement portait sur des connaissances de la classe de quatrième et celui après enseignement portait sur des connaissances de terminale S.

De plus, comme les connaissances de fin de terminale S sont nombreuses, il était difficile de ne faire qu'un seul questionnaire de longueur raisonnable et qui permettait de balayer la totalité des connaissances traitées. Pour cette raison, nous avons réalisé deux questionnaires d'électricité à court-terme et deux questionnaires d'électricité à moyen-terme portant sur des questions différentes. Enfin, nous avons choisi de questionner les élèves sur trois conceptions : l'usure du courant, la pile délivre toujours la même intensité et la confusion entre la tension et l'intensité car il nous a semblé qu'il s'agissait des conceptions qui pouvaient encore être présentes chez les élèves de terminale S. En effet, la conception des courants antagonistes devraient être dépassée à partir du moment où les élèves ont assimilé le sens de circulation du courant introduit en classe de cinquième et consolidé en classe de quatrième avec l'introduction des lois de la tension et de l'intensité dans les circuits en série et en dérivation.

Les différents questionnaires sont codés de la manière suivante :

• les questionnaires E0 (électricité, 10 questions) et M0 (mécanique, 8 questions) sont remplis

avant enseignement et le questionnaire d'électricité E0 porte sur des connaissances

d'électricité de niveau collège12_,

• les questionnaires E1A (électricité sujet A, 18 questions), E1B (élect ricit é sujet B, 20

questions) et M1A (mécanique, 6 questions) sont remplis immédiatement après

l'enseignement, et les questionnaires d'électricité portent sur des connaissances d'électricité de terminale S,

• les questionnaires E2A (électricité sujet A, 12 questions) et E2B (électricité sujet B, 12

questions) sont remplis au moins deux mois après la séquence d'électricité. Et comme les questionnaires d'électricité E1, les questionnaires E2 portent sur les connaissances

d'électricité de terminale S.

Comme les élèves participant à notre étude étaient dans une classe à examen, nous ne souhaitions pas réaliser des questionnaires trop longs mais nous voulions également couvrir l'empan des connaissances susceptibles d'être travaillées avec l'artefact. Conscients que le temps est compté dans ces classes, deux sujets A et B ont été conçus pour les questionnaires après enseignement à court terme et long terme. Pour limiter les temps de passation, nous avons fait le choix de limiter le questionnaire M1A à un seul exercice et de ne pas faire de questionnaire de mécanique à moyen-

terme.

Pour être en mesure de déterminer si le domaine source est plus compréhensible que le domaine cible, les questionnaires E0 et M0 sont constitués exactement des mêmes questions, seul le domaine

diffère (Figures 20 et 21). Il en est de même pour un exercice du questionnaire E1A et du

questionnaire M1A. Une comparaison des réponses à ces questions en électricité ayant un équivalent

en mécanique permettra de déterminer si les élèves parviennent à s'approprier plus facilement le domaine mécanique que le domaine électrique (QdR4).

12 Le questionnaire est noté E lorsqu'il s'agit d'un questionnaire d'électricité et M lorsqu'il s'agit d'un questionnaire de mécanique. La lettre du questionnaire est suivi d'un chiffre, celui-ci indique l'instant auquel le questionnaire a été rempli par les élèves : 0 pour avant enseignement, 1 pour après enseignement court-terme et 2 pour après enseignement moyen-terme.

À titre d'exemple, voici une question similaire présentée dans deux questionnaires portant chacun sur un domaine différent (mécanique et électrique).

Le montage 1 comporte une pile et une seule résistance RS.

L'ampèremètre A1 mesure l'intensité I1 et l'ampèremètre A2

mesure l'intensité I2. On mesure la tension aux bornes de la pile

avec le voltmètre V1 et la tension aux bornes de la résistance RS

avec le voltmètre V2. Les valeurs mesurées sont positives.

1.1 – Dans le montage 1, l'intensité I1 mesurée par A1 est :

inférieure égale supérieure à l'intensité I2 mesurée_{par A2.}

Figure 20 : Exemple de question dans le domaine électrique

Le montage 1 comporte une masse suspendue qui fait circuler le fil en boucle fermée et un frein FS.

Le tachymètre Ta1 mesure la vitesse v1 du fil et le tachymètre Ta2 mesure la vitesse v2 du fil. On mesure la différence de tension du fil entre les deux côtés de la masse suspendue avec le tensiomètre Te1 et la différence de tension du fil entre les deux côtés du frein FS avec le tensiomètre Te2.

1.1 – Dans le montage 1, la vitesse v1 mesurée par Ta1 est :

inférieure égale supérieure à la vitesse v2mesurée par Ta2.

Figure 21 : Exemple de question dans le domaine mécanique (question similaire à la question précédente)